有機光伏（OPV）器件因其輕量化、柔韌性和大面積可印刷性等固有優勢而受到廣泛關注，[1], [2], [3], [4]，這使它們在建筑集成光伏、便攜式電子設備和可穿戴設備中具有巨大潛力。隨著分子設計、形態優化和器件工程的持續進步，OPV的光電轉換效率（PCE）已經超過了20%，[5], [6], [7], [8]，顯示出在未來能源領域的巨大潛力。高效有機太陽能電池通常采用體異質結（BHJ）活性層形態。[9]在BHJ中，將供體和受體材料混合在一起形成具有互穿供體/受體（D/A）網絡的活性層，為激子擴散和解離提供了足夠的界面。供體和受體材料之間的納米級排列和相互作用——特別是相分離行為、結晶度和界面兼容性——直接決定了電荷生成、傳輸和收集的動態，從而決定了OPV器件的性能。然而，BHJ有其固有的局限性，過多的D/A界面會促進有害的雙分子復合和能量無序，從而降低器件性能。此外，活性層的納米級形態（供體和受體混合在一起）難以控制。
最近，逐層（LbL）順序沉積技術作為一種有前景的策略出現，用于制造具有優化活性層形態的高效OPV器件。[10], [11], [12]通過順序處理供體和受體層，LbL方法能夠形成具有p-i-n類似結構的活性層，這種結構不僅為激子解離提供了足夠的D/A界面，還確保了更高的疇純度，從而顯著增強了電荷傳輸，抑制了復合，并提高了收集效率。在有機太陽能電池中追求最終性能的關鍵在于在活性層內構建一個定義明確的雙連續纖維互穿網絡，其中供體和受體相具有長程有序。[9], [13], [14], [15]這種長程分子有序確保了形成的形態同時為激子解離提供了豐富的D/A界面，并建立了連續的高導電性通道，以實現高效的空穴和電子傳輸。然而，在LbL架構內實現這種理想的雙纖維網絡是一個明顯的挑戰，特別是對于非富勒烯受體（NFA）層。與可以通過鏈纏結自組裝成纖維的聚合物供體不同，非富勒烯受體分子缺乏這種鏈間相互作用，使得形成明確的連續纖維網絡變得本質上困難。[12], [16], [17], [18]因此，受體層常常出現結晶度不足或過度聚集的問題，導致無序堆積和電荷傳輸不良。[19], [20], [21]因此，精確控制NFAs的結晶和纖維化是實現高性能有機太陽能電池的關鍵策略。已經采用了多種方法，包括分子設計[12], [15], [22]、溶劑選擇[18], [23]、溶劑添加劑[17], [20], [21]或固體添加劑策略[14], [24], [25]等，來調節活性層中的雙連續纖維網絡的形成，顯著的性能提升清楚地證明了這種結晶控制方法的有效性。
在這項研究中，使用LbL順序沉積策略制備了PM6/L8-BO OPV器件，同時創新地將（DIM）和1-氟萘（FN）添加劑引入L8-BO層以調節受體結晶。選擇DIM作為主要添加劑是因為它具有明顯的分子偶極矩、緊湊的分子尺寸和適中的沸點，這些特性共同促進了與電子受體L8-BO的共軛骨架的有效偶極-偶極相互作用。這種相互作用使DIM能夠在受體聚集的早期階段精細調節局部分子堆積，同時減輕了過多的能量無序。與傳統的高沸點添加劑（例如DIO）不同，DIM在薄膜形成后具有更高的揮發性，從而減少了殘留添加劑并減輕了它們對電荷傳輸和器件穩定性的不利影響。相比之下，引入FN作為次要添加劑是由于其非極性、較高的沸點和對L8-BO的選擇性溶解性。這些性質使FN能夠有效減緩溶劑蒸發，延長結晶時間窗口，從而促進受體分子進一步自組裝成長程的纖維狀有序結構，同時保持與底層供體層的良好界面兼容性。通過引入這兩種添加劑，DIM通過調節偶極相互作用增強了L8-BO的結晶度，從而改善了L8-BO分子的分子堆疊順序。同時，FN添加劑進一步促進了分子有序，并促進了L8-BO層中長程纖維狀結構的發展。DIM和FN添加劑的結合不僅優化了供體-受體界面，還調節了相分離尺度，防止了會降低效率的大相分離區域的形成。此外，該策略通過優化相分離結構抑制了載流子復合，從而增強了電荷遷移和更有效的電荷收集。這種雙添加劑策略與LbL制備過程相結合，顯著提高了短路電流密度（JSC）和填充因子（FF），直接貢獻了19.57%的更高PCE。與過去兩年報道的大多數依賴溶劑工程或單一添加劑調節形態的LbL策略相比，這里提出的雙添加劑方法能夠精確調節受體結晶動力學和介觀尺度相分離。這種策略不僅增強了分子結晶度，還促進了活性層內的良好界面接觸，形成了通常難以通過傳統LbL處理實現的平衡和互穿的微觀結構。這種協同的形態控制對于實現本研究中展示的優異器件性能至關重要。雙添加劑策略提供了一種簡單有效的方法，可以精確調節受體結晶并優化活性層形態，通過優化的電荷傳輸和減少載流子復合來實現高效率的OPVs。
